Radiasi Surya

Pancaran Radiasi Surya
 Radiasi surya (surya = matahari) sumber energi utama untuk proses-proses fisika atmosfer yang menentukan keadaan cuaca dan iklim di atmosfer bumi.
 Permukaan matahari bersuhu 6000 K, dengan jarak dari bumi 150 juta Km
 Radiasi yang sampai di puncak atmosfer 1360 Wm2, yang sampai ke permukaan bumi setengah dari yang diterima di puncak atmosfer.
 Rata-rata 30% radiasi yang sampai dipermukaan bumi dipantulkan kembali ke angkasa luar.

Karakteristik Radiasi Surya dan Bumi
 Setiap benda di alam yang bersuhu 0 K (-273 o C) memancarkan radiasi berbanding lurus dengan pangkat empat suhu permukaannya (Hukum Stefan – Boltzman)
F = ε σ T4
F = Pancaran RAdiasi (Wm2)
ε = emisivitas permukaan, bernilai satu untuk benda hitam (black body radiation), sedangkan untuk benda-benda alam berkisar 0.9-1.0)
σ = tetapan Stefan – Boltzman (5.67 10-8 Wm2)
T = Suhu permukaan (K)
Radiasi Gelombang pendek dan panjang
 Panjang gelombang semakin pendek bila suhu permukaan yang memancarkan radiasi tersebut lebih tinggi
 Matahari (suhu 6000 K) mempunyai kisaran panjang gelombang antara 0.3 – 4.0 μm
 Bumi suhu 300 K (27oC) memancarkan radiasi dengan panjang gelombang 4 – 120 μm,
 Karena panjang gelombang radiasi surya relatif pendek dibandingkan benda-benda alam lainnya maka disebut radiasi gelombang pendek.
 Radiasi bumu/benda-benda yang ada dibumi disebut radiasi gelombang panjang.
Penerimaan Radiasi Surya di Permukaan Bumi
 Bervariasi menurut tenpat dan Waktu
 Skala makro menurut tempat ditentukan oleh letak lintang dan keadaan atmosfer terutama awan
 Skala mikro arah lereng menentukan jumlah radiasi surya yang diteima

Faktor yang mempengaruhi penerimaan radiasi surya secara makro
 Jarak antara matahari dan Bumi
 Panjang hari dan sudut datang
 Pengaruh atmosfer bumi
Neraca Energi pada Permukaan Bumi
 Neraca energi pada permukaan bumi
Qn = Qs + Ql – Qs – Ql
Qn = Radiasi Netto (Wm2)
Qs dan Qs = radiasi surya yang datang dan keluar (Wm2)
Ql dan Ql = radiasi gelombang panjang yang datang dan keluar (Wm2)
 Radiasi surya (Qs) bernilai 0 pada malam hari, radiasi netto (Qn) bernilai negatif.
 Siang hari Qs jauh lebih besar sehingga Qn positif.
 Qn yang positif akan digunakan untuk memanaskan udara (H), penguapan (λE), pemanasan tanah/lautan (G) dan kurang dari 5 % untuk fotosintesis (berlakiu bila tidak ada adveksi panas/pemindahan panas secara horisontal)
 Perbandingan antara radiasi gelombang pendek (surya) yang dipantulkan dengan yang datang disebut albedo permukaan
 Di Atmosfer, uap air dan CO2 adalah penyerap radiasi gelombang panjang utama. Energi radiasi yang diserap oleh kedua gas tersebut dipancarkan kembali ke permukaan bumi diiringi dengan peningkatan suhu udara (efek rumah kaca = green house effect).
 Seperti rumah kaca, radiasi surya mampu menembus atap kaca karena energinya besar, sedangkan radiasi gelombang panjang dari dalam rumah kaca tidak mampu menembus atap kaca sehingga terjadi penimbunan energi yang berlebihan dalam rumah kaca tersebut yang meningkatkan suhu udara.
 Gas Rumah Kaca (GRK) = uap air, CO2 dan methane) dapat menyebabkan pemanasan global
Cahaya
 Faktor esensial pertumbuhan dan perkembangan tanaman
 Cahaya memegang peranan penting dalam proses fisiologis tanaman, terutama fotosintesis, respirasi, dan transpirasi
 Fotosintesis : sebagai sumber energi bagi reaksi cahaya, fotolisis air menghasilkan daya asimilasi (ATP dan NADPH2)
 Cahaya matahari ditangkap daun sebagai foton
 Tidak semua radiasi matahari mampu diserap tanaman, cahaya tampak, dg panjang gelombang 400 s/d 700 nm
 Faktor yang mempengaruhi jumlah radiasi yang sampai ke bumi: sudut datang, panjang hari, komposis atmosfer
 Cahaya yang diserap daun 1-5% untuk fotosintesis, 75-85% untuk memanaskan daun dan transpirasi
 Peranan cahaya dalam respirasi, fotorespirasi, menaikkan suhu
 Peranan cahaya dalam transpirasi, transpirasi stomater, mekanisme bukaan stomata
 Kebutuhan intensitas cahaya berbeda untuk setiap jenis tanaman, dikenal tiga tipe tanaman C3, C4, CAM
 C3 memiliki titik kompensasi cahaya rendah, dibatasi oleh tingginya fotorespirasi
 C4 memiliki titik kompensasi cahaya tinggi, sampai cahaya terik, tidak dibatasi oleh fotorespirasi
 Besaran yang menggambarkan banyak sedikitnya radiasi matahari yang mampu diserap tanaman:ild
 ILD kritik dan ILD optimum, ILD kritik menyebabkan pertumbuhan tanaman 90% maksimum. ILD optimum menyebabkan pertumbuhan tanaman (CGR) maksimum
 ILD optimum setiap jenis tanaman berbeda tergantung morfologi daun
 Faktor eksternal juga mempengaruhi nilai ild optimum, misalnya jarak tanam (kerapatan tanaman) maupun sistem tanam
 Faktor eksternal mempengaruhi radiasi yang diserap dan nilai ILD optimum, melalui efek penaungan (mutual shading)
 Penaungan: distribusi cahaya dalam tajuk tidak merata, ada daun yang bersifat parasit terhadap fotosintat yang dihasilkan daun yang lain, NAR rendah, CGR rendah, telah tercapai titik kompensasi cahaya, ILD telah melampaui nilai optimumnya
 Kaitannya dengan ILD optimum setiap jenis tanaman perlu dilakukan kajian mengenai jarak tanam yang menyebabkan tercapainya ILD optimum tersebut. Pengaturan jarah tanam ditentukan oleh tingkat kesuburan lahan maupun habitus tanaman (morfologi tanaman)
 Penentuan kerapatan tanaman dipengaruhi juga oleh hasil ekonomis yang akan diambil dari pertanaman
 Hasil ekonomis tanaman berupa biji (produk reproduktif yang lain). Kalo dibuat grafik hub antara kerapatan dengan hasil, kurve berbentuk parabolik, ada nilai LAI optimum. Peningkatan kerapatan tanaman setelah LAI optimum, menimbulkan penurunan hasil. Hasil fotosintesis digunakan lebih banyak untuk keperluan vegetatif
 Hasil ekonomis tanaman berupa bagian vegetatif tanaman, grafik hub antara kerapatan dengan hasil berbentuk asimtotik. Jarak tanam dibuat serapat mungkin supaya penyerapan radiasi maksimum cepat tercapai, dapat dikatakan tidak ada LAI optimum
Faktor yang Menentukan Besarnya Radiasi Matahari ke Bumi
 Sudut datang matahari (dari suatu titik tertentu di bumi)
 Panjang hari
 Keadaan atmosfer (kandungan debu dan uap air)
 Panjang hari sering menjadi faktor pembatas pertumbuhan di daerah sub-tropik
 Keberadaan radiasi, sering terbatas di sub-tropik pada musim tertentu, sehingga kekurangan radiasi matahari merupakan kendala utama pertanian di sub-tropik
 Panjang hari di daerah tropik tidak terlalu menimbulkan masalah (bukan faktor pembatas), relatif konstan, 12 jam/hari
 Yang sering menjadi faktor pembatas adalah masalah kelebihan radiasi (intensitas matahari)